免疫系统的重要组成部分——补体系统

免疫系统的重要组成部分——补体系统

免疫系统是机体抵御外界病原体侵袭和清除体内异常细胞的重要防线。补体系统作为免疫系统的重要组成部分，发挥着不可或缺的作用。本文将详细探讨补体系统的组成、功能、激活途径及其重要性。

补体系统的基本概念

补体系统是由大约50种血清蛋白和细胞膜受体组成的复杂系统，这些成分在血浆和细胞膜之间分布，约占血清中球蛋白的10%-15%。这些蛋白最初由肝脏合成，并以无活性的前体形式在血液中循环。补体一词源于比利时免疫学家Jules Bordet的研究，他发现含有抗菌抗体的新鲜血清在37°C下可以溶解细菌，但当血清被加热到56°C或更高温度时，会失去溶解能力。Bordet认为血清中含有一种热敏感成分，这种成分能够协助或补充抗体的溶解功能，因此将其命名为“补体”。

补体系统的组成与分类

补体系统主要包括多种蛋白质和糖蛋白，它们可以分为不同的功能类别：

1. 起始补体成分：这些蛋白质通过结合特定的可溶性或膜结合分子来启动各自的补体反应。一旦被它们的配体激活，它们就会发生构象变化，导致其生物活性发生变化。

2. 酶促介质：一些补体成分是蛋白水解酶，它们裂解并激活补体反应序列中的下一个成员。这些酶原在结合到其他大分子并经历构象变化后变得活跃，裂解补体成分C3和C5的两个酶复合物分别被称为C3转化酶和C5转化酶。

3. 增强吞噬作用的成分（调理素）：在补体级联反应激活后，一些补体蛋白被裂解成两个片段，其中较大的片段如C3b和C4b，与微生物细胞共价结合，并作为具有相应受体的吞噬细胞的配体，从而增强吞噬作用。

4. 炎症介质：一些小型补体片段充当炎症介质，结合到小血管内皮细胞上的受体，诱导毛细血管直径增加，增强受影响区域的血流，并吸引其他细胞到组织损伤部位。

5. 膜攻击蛋白：膜攻击复合物（MAC）的蛋白插入入侵微生物的细胞膜并打孔，导致病原体溶解。MAC也可以在感染的宿主细胞上形成，但补体系统必须首先克服旨在保护宿主细胞免受补体攻击的调节机制。

6. 补体受体蛋白：细胞表面受体分子结合补体蛋白并发出特定细胞功能的信号，例如触发吞噬作用或刺激中性粒细胞脱颗粒和炎症。

7. 调节补体成分：通过促进它们的降解或阻止它们与宿主细胞结合来限制补体的作用。

（补体系统的不同功能类别）

补体系统的功能

补体系统在先天免疫和适应性免疫中都发挥着重要作用：

1. 增强抗体和吞噬细胞清除微生物和受损细胞：补体系统能够标记抗体-抗原复合物以供吞噬细胞吞噬，增强清除微生物和受损细胞的能力。

2. 促进炎症：补体系统的某些成分作为炎症介质，能够诱导毛细血管扩张，增强受影响区域的血流，并吸引其他免疫细胞到组织损伤部位。

3. 攻击病原体细胞膜：MAC能够插入并破坏病原体细胞膜，导致病原体溶解。

补体的激活途径

补体系统的激活主要通过三条途径进行：经典途径、凝集素途径和替代途径。

1. 经典途径：由结合到抗原上的特定抗体激活。这些抗体-抗原复合物与补体成分C1、C2和C4相互作用，形成C3转化酶（C4b2a），进而裂解C3分子。经典途径被认为是适应性免疫反应的一部分。

2. 凝集素途径：由结合到微生物表面甘露糖结合蛋白的凝集素激活。甘露糖结合凝集素（MBL）特异性结合病原体上的碳水化合物，激活与MBL相关的丝氨酸蛋白酶（MASPs），生成C3转化酶。

3. 替代途径：在没有抗体的情况下在微生物细胞表面激活。血浆中的C3自发水解生成C3（H2O），与血清因子B结合，并被血清因子D裂解，形成C3转化酶（C3bBb）。替代途径是先天免疫的效应机制，能够在没有抗体的情况下稳定地附着在微生物表面的C3b，并启动后续的补体级联反应。

（补体系统的三条激活途径）

补体系统在免疫中的作用机制

补体系统的激活导致一系列级联反应，最终产生多种生物学效应：

1. 吞噬作用：C3b和C4b作为调理素，与微生物细胞结合，并作为吞噬细胞的配体，增强吞噬作用。

2. 炎症反应：小型补体片段如C5a作为过敏毒素，结合到血管内皮细胞上的受体，诱导毛细血管扩张，增强血流，吸引其他免疫细胞到感染部位。

3. 病原体溶解：MAC插入病原体细胞膜并打孔，导致病原体溶解。

（补体系统在免疫中的作用）

补体系统的调节与疾病

补体系统的功能受到多种调节蛋白的精细调控，以防止对自身细胞的损伤。然而，补体系统的异常激活或失调与多种疾病相关，如自身免疫性疾病、感染性疾病和炎症性疾病。例如，系统性红斑狼疮（SLE）是一种自身免疫性疾病，其发病机制涉及补体系统的异常激活，导致广泛的炎症和组织损伤。

总之，补体系统作为免疫系统的重要组成部分，通过增强抗体和吞噬细胞的功能、促进炎症和攻击病原体细胞膜，在先天免疫和适应性免疫中都发挥着重要作用。补体系统的激活主要通过经典途径、凝集素途径和替代途径进行，每条途径都有其特定的触发机制和生物学效应。它的功能受到多种调节蛋白的精细调控，以确保其在抵御病原体侵袭和清除体内异常细胞的同时，不对自身细胞造成损伤。然而，补体系统的异常激活或失调与多种疾病相关，因此深入研究补体系统的功能和调节机制，对于理解免疫系统的功能和疾病的发生机制具有重要意义。

参考文献：

1. Hajishengallis, G., Reis, E., Mastellos, D. Novel mechanisms and functions of complement. 18, 1288–1298(2017). https://doi.org/10.1038/ni.3858

2. https://www.lecturio.com/concepts/innate-immune-response/

3. Marina Noris,Giuseppe Remuzzi, Overview of Complement Activation and Regulation, . https://doi.org/10.1016/j.semnephrol.2013.08.001.